电池远程服务和智能管理系统技术方案

本发明专利技术属于智能能源管理技术领域，具体为一种对电池提供远程服务和智能管理的系统。本发明专利技术系统包括四个子系统：业务数据采集系统，业务数据计算系统，业务数据分析系统，业务数据呈现系统；系统部署在云上，按需使用，具有无限扩展性，满足物联网框架下海量终端扩张的需求；系统还具有调换与被调换的电池设备之间数据的继承性操作管理的功能，固件远程升级功能，具有电子栅栏功能，还设置数据加密、接入权限管理等方面的安全机制。采用基于restful框架的分布式模块化设计，实现可视化web页面、业务数据服务、业务数据处理，通过端到端全维度可视化数据实现对系统物联网设备的业务管理能力，系统具备强大的通用性、可扩展性和安全性。

【技术实现步骤摘要】
电池远程服务和智能管理系统
本专利技术属于智能能源管理
，具体涉及对电池提供远程服务和智能管理的系统。
技术介绍
对电池提供远程服务、延展其使用寿命，根据其使用情况进行分析并主动介入，是电池管理领域亟待解决的问题。电池远程服务和智能管理是一套复杂的系统，牵涉到电化学理论，物联网，大数据，云计算、实时定位等技术。一直以来受限于数据的采集与分析、网络传输能力以及电池能力恢复的化学手段等技术，尽管业界也有一些研究和尝试，但未能有效地融合相关技术、行成一套对电池拥有者或者电池使用人简单、方便、有实效的系统。对于该行业领域而言，简单、便捷、行之有效的电池远程服务和智能管理系统是电池管理中必要且对实际生产工作有指导意义的系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够科学使用电池、延展电池使用寿命、提高电池使用效率的电池远程服务和智能管理系统。本专利技术根据电池的使用机理，参考实际工况要求，结合相关电化学、物联网、大数据、云计算、实时定位等技术，设计了电池远程服务和智能管理系统，其构架如图1所示。包括四个子系统：业务本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电池远程服务和智能管理系统，根据电池的使用机理，参考实际工况要求，结合相关电化学、物联网、大数据、云计算、实时定位技术而设计，包括四个子系统：业务数据采集系统，业务数据计算系统，业务数据分析系统，业务数据呈现系统；其中：/n一、所述业务数据采集系统，包括如下模块：/n（1）供电模块/n供电模块为业务数据采集系统提供各种电源；所述电源采用完善的滤波、与电池地线完全隔离、脉冲瞬态抑制措施，以确保供电品质，满足系统使用要求；/n（2）主控MCU/n主控MCU采用STM32F1系列单片机，用于对业务数据采集的控制，还包括对数据的处理；主要完成下述任务：/n数据采集；/nGPRS通信：通过无线通...

【技术特征摘要】
1.一种电池远程服务和智能管理系统，根据电池的使用机理，参考实际工况要求，结合相关电化学、物联网、大数据、云计算、实时定位技术而设计，包括四个子系统：业务数据采集系统，业务数据计算系统，业务数据分析系统，业务数据呈现系统；其中：
一、所述业务数据采集系统，包括如下模块：
（1）供电模块
供电模块为业务数据采集系统提供各种电源；所述电源采用完善的滤波、与电池地线完全隔离、脉冲瞬态抑制措施，以确保供电品质，满足系统使用要求；
（2）主控MCU
主控MCU采用STM32F1系列单片机，用于对业务数据采集的控制，还包括对数据的处理；主要完成下述任务：
数据采集；
GPRS通信：通过无线通信模块，建立业务数据采集系统与业务数据分析系统之间的无线通信链路；定时将电池使用者叉车工况数据上传，或者接收下达的指令，按照通信协议的要求作出相应的响应；
软件版本远程升级：接收业务数据分析系统下发升级软件包，经过校核，对业务数据采集系统的软件在线升级；
（3）数据采集模块
采集的数据包括：电池的电流、全电压、半电压、温度四个模拟量，以及两个开关量：液位和除硫接触器状态；其中：
具体通过高精度的16位ADC采集电池电流，通过隔离放大器与MCU内部的12位ADC采集电池的全电压、半电压、电池温度，通过光电隔离采集两个开关量：液位和除硫接触器状态；模块采用光电耦合和隔离放大器，确保不受电池工作环境的电磁干扰，硬件输入电路都采用保护措施，有效防止器件在强干扰发生时受到的损伤；采集到的数据都经过软件数字滤波，提高采集数据的有效性；
二、所述业务数据计算系统，是一个嵌入式软件系统；
（1）系统上电后，首先对系统进行初始化，然后建立与业务数据分析系统的TCP/IP连接，并对系统校时，校时成功后开始进入主循环；系统采用USART1、USART2、定时器作为中断，实时响应串口接收数据请求，作出相应处理；实时响应定时器溢出请求，设置标志位，供主循环判别，或者对软件定时器进行处理，执行相应的回调函数；
（2）校时成功后，判别0.5秒标志位，如果已经置位，则清除该标志位，开始对电压、电流、进行数据采集，或按照定时要求，对温度以及对液位等状态进行采集，经过数字滤波后存储；
（3）数据采集完成后，进入系统状态机；
电池工作包括充电、放电、维修三种状态；充电状态又细分为充电、完全充电、待用、除硫四个状态；放电状态细分为放电、深度放电、放电闲置三个状态；
系统根据采集的数据和持续时间要求，在各个状态之间切换，在到达各种状态后，进行相关的数据计算、处理与数据记录；
（4）启动除硫计算
系统进入充电状态后，根据采集数据，按照特定的算法，对电池健康度进行计算，用于对是否存在电池单体落后进行判别，根据循环次数确定是否需要维护除硫，或者按照业务分析系统的管理页面发送的除硫命令启动除硫过程；
除硫类型有四种：
维护性除硫：电池组每循环一定次数后启动维护除硫；
低健康度除硫：电池组在完全充电且深度放电时，根据采集数据，按照特定的算法，对电池健康度进行评估计算，当健康度低于设定阈值时，启动低健康度除硫；
单体落后除硫：电池组在待用2个小时候，自动检测单体落后，如发生单体落后，则启动单体落后除硫；
自控除硫：从管理页面发起除硫请求，赋予一定的除硫量，启动自控除硫；
三、所述业务数据分析系统，具体内容包括：
（一）电池状态数据分析、查询
对电池进行个体电池数据分析；根据电池使用客户的组织机构，在各自的层级上对应的群体对电池的充电、放电、闲置时长和容量分析、故障分类统计；数据分析的对象包括“电池远程服务和智能管理系统”中的各个实体包括电池、接触器、物联网卡；对电池进行分析的维度可以是品牌、规格型号、软件版本、运行状态、电子围栏状态；对接触器进行分析的维度可以是型号规格、出厂日期；对物联网卡进行分析，内容包括初始流量、剩余流量、到期日、当前在用/停用的状态等；对电池还进行如下维度分析：全体电池与个体电池，关于充电、放电、闲置时长、容量、能量；实时查询与历史数据查询，按年度或者月份查询；
（二）电池运行状态分析
包括电池的使用情况、健康度情况、故障情况分析，其中；
使用情况，包括电池的充电、放电、闲置时长和容量，实时的电流、电压、温度、液位信息，及健康度、循环次、和具体位置信息；
健康度情况，包括实时和历史健康度数据，对于群体电池，将健康度的数值区间定义为七档：90%以上，80%-90%，70%-80%，60%-70%，50%-60%，40%-50%，以及40%以下，分别呈现每个区间的健康度统计数值；电池的健康情况采用健康度大小来衡量，所述健康度是指当前最大可以释放的标准容量和额定标称容量的百分比；通过计算、评估健康度，判断电池的健康情况，决定是否对其进行除硫等改善其健康水平的措施，以此来延展其使用寿命；
故障情况，包括个体电池的实时故障信息，以及按月/年度的分故障类别的统计情况，对于群体电池，则分类统计各种故障，时间维度可以选择今日/本月/本年，或某历史月度/年度；
（三）电池运行参数的分析
基于电池的物理电化学机理，同时基于大量数据分析，该系统拥有一套与电池的使用环境、使用方式及频率等因素高度相关的运行参数，包括开关时间参数、除硫参数、计算修正参数、维护参数、计算和判断参数阀值，这些参数提供了对电池进行有针对性的、个性化的管理，使得对电池的管理更加精细化；
（四）对电池使用寿命的延展决策分析；电池使用寿命的延展主要通过除硫来实现；除硫分为低健康度、单体落后、维护除硫、自控除硫；业务数据分析系统通过设定低健康度、单体落后、维护除硫的判断条件，直接触发除硫；自控除硫是由人工主动介入和触发，由业务数据分析系统根据记录的电池历史数据进行分析，决定是否需要采取措施、主动下达指令，对电池进行介入式操作；
四、所述业务数据呈现系统，主要用于对数据和电池各种状态的显示，包括三块显示屏，三块显示屏均可独立工作，它们是个人电脑、移动终端及广告屏，其中广告屏做为工况实时呈现系统，置于电池管理的工作间；
所述业务数据呈现系统包括如下功能模块：概况总览，电池使用情况，电池健康度，电池故障分析，故障告警，业务详情，系统配置以及组织架构管理。


2.根据权利要求1所述的电池远程服务和智能管理系统，其特征在于，所述电池除硫采用远程在线除硫，分为两个阶段：电池低健康度除硫和单体落后、电池维护性除硫；对这两个阶段除硫分别设计了除硫参数，这些参数在系统里设定；具体计算步骤如下：
（1）当电池远程服务和智能管理系统检测到电池的健康度低于阈值A，或电池存在单体落后时，启动电池除硫；
（2）电池除硫启动后，由充电机在该次充电完成后的第一时间里进行除硫，即在线除硫；按照设计的不同除硫参数，进行除硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德高，陈相周，戎善培，
申请(专利权)人：上海锦鹏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31